JPH02159367A - 加工性，耐熱性および耐食性に優れた複層めっき鋼材、並びにその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はＣｒ合金層とＡＩ（又はＡｌ合金）層からなる
複層めっき鋼材、特に加工性、耐熱性および耐食性に優
れた複層めつき鋼材およびその製造方法に関するもので
ある。

［従来の技術］ 自動車のマフラー、各種ストーブの熱反射板。

ゴミ焼却炉構成部材等の機械部品は高温且つ腐食性の強
い環境に曝される為、高温下における耐酸化性及び耐食
性に優れた材料で形成することが必要とされている。こ
うした用途に適用される材料としては耐酸化性及び耐食
性に問題のある普通鋼は使用で台ず、ステンレス鋼が適
用されてきたが１．ステンレス鋼は高価である為経済的
理由から近年Ａｌめっｔｍ材が賞月されつつある。即ち
ＡＩめっき鋼材はＡｌのもつ優れた耐酸化性及び耐食性
を利用したものであり、製造に際しては専ら溶融めっき
法が採用されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかるにＡＩめっき鋼材はＣ１−イオンの様なハロゲン
イオンが存在する環境下においては、ＡＩめっき層表面
の不働態皮膜がハロゲンイオンによって破壊され、孔食
を発生して素地鋼材を露出させ赤錆を発生するという問
題がある。又孔食が発生すると、Ａｌめっき層表面に腐
食生成物であるＡｌ（Ｏ）（）３等を主成分とする白錆
が発生し、外観を著しく悪化させるという問題がある。

又溶融めっき法においては溶融状態のＡＩ俗中に鋼材を
浸漬させつつ通過させるので鋼材表面温度は約フＯＯ℃
まで上昇し、鋼材とＡｌめりき層との界面にＦｅ、ＡＩ
、等のＦａ−Ａｌ金属間化合物が生成するという現象が
みられる。そしてこの金属間化合物は脆弱で加工性に乏
しいものである為、Ａｌめっき鋼材の成形加工時にめっ
き層の剥離を起こすという別の問題をかかえている。そ
こで通常の溶融ＡＩめっきにおいては、めっき時の金属
間化合物の生成を抑制するためにめつき浴中にＳｔを７
〜１０％程度添加しているが、このＳｔはＡｌめっき層
目体の耐食性を劣化させる原因ともなっている。

この様な事情に鑑み、本発明においては成形加工時等に
もめっき層の剥離を起こすことがなく、高温下において
優れた耐食性を示す様な、自動車マフラー素材等として
最適な品質を備えためつき鋼材について検討した。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決することのできた本発明の加工性、耐熱
性および耐食性の僅れた複層めつ＠鋼材とは素地鋼材上
に、鉄族元素金属の１種以上を総量で１〜５０％含有し
、残部が実質的にＣｒから成るＣｒ合金めつき層を厚さ
０．１　μｍ以上形成させ、さらにＡｌあるいはＡｌ合
金めつき層を厚さ０．１μ山以上形成させたものである
ことを要旨とするものであり、該複層めつき鋼材を製造
するに際しては移動する素地鋼材に対してその上流側に
配置した真空蒸着室内に鉄族元素金属の１種以上を含有
するＣｒ合金を加熱して融解・蒸発させておき、前記素
地鋼材を前記蒸着室内を通過させることによって少なく
とも片面にＣｒ合金蒸着めっき層を形成させ、さらに前
記移動鋼材に対してその下流側に配置した真空蒸着室内
にＡｌまたはＡｌ合金を加熱して融解・蒸発させておき
前記Ｃｒ合金蒸着めっき層上にＡｌまたはＡｌ合金蒸着
めっき層を形成させるという手段が推奨される。

［作用］ 本発明における鋼材とは棒、板、管等の形状を特定しな
いが以下板材を代表例として本発明を説明する。

Ａｌめっき鋼板の耐熱性を向上させる技術として例えば
特開昭６２−１０９９６７号公報には、Ａｌめっき層の
下にＣｒめっき層を設けたＡｌ／Ｃｒ複層めっき鋼板が
開示されており、該Ａｌ／Ｃｒ複層めっき鋼板における
めっき層の総厚を０．５〜２０μ糟とし、その内Ｃｒめ
つき層の占める割合を５０％以下と規定している。

しかし本発明者等はこのＡ　ｌ　／　Ｃｒ　ａ層めっき
について詳細な検討を行なったところ、Ｃｒめっき層は
非常に硬いため成形加工時にめっき層に割れが入りやす
く、そのため耐食性および耐熱性において難を有するも
のになることが分かった。即ち成形加工時にめっき層に
割れが入ると、この割れ部分から素地鋼板の腐食が進行
したり、或はその割れ部分を通して加熱時に素地鋼板と
ＡＩめっき層との間で拡散が起こりもろいＦｅ−Ａｌ金
属間化合物を形成してめっき層が剥離しやすくなる。ま
たこのＣｒめっき層の加工割れを抑制するためめっき層
を薄くすればピンホールが生じ易くなるため、前記の様
な割れと同様の結果を招き、Ａ　１　／　Ｃｒ複層めフ
きでは十分な耐熱性および耐食性を有するめっき鋼板が
得られていないというのが実情である。

本発明者らはＡｌ／Ｃｒ複層［層めつき鋼板についてさ
らに検討を進めた結果、素地鋼板上にＮｉ。

Ｆｅ、Ｃｏ等の鉄族元素金属の１種以上を含有し残部が
実質的にＣｒから成るＣｒ合金めつき層を形成させ、さ
らにＡｌまたはＡｌ合金を形成して複層めっき鋼板とし
たものは成形加工後においても耐熱性および耐食性に優
れていることが分かった。

これは鉄族元素金属を添加したＣｒ合金めっき層は純Ｃ
ｒめっき層に比べて延性が増し、加工に伴う割れが抑制
されると共に、これらの金属はＡＩやＣｒの不働態化を
促進し、安定な保護皮膜を形成するためである。即ち加
工時に割れが発生せず、これに伴って耐熱性および耐食
性が改善されると共により安定なめっき層が形成される
ためであると考えられる。またＣｒ合金層およびＡｌ（
又はＡｌ合金）層においては加熱に伴う拡散によってＡ
ｌとＣｒの合金層を形成し、耐熱性および耐酸化性がさ
らに向上する。

本発明に係る複層めっき鋼板において、Ｃｒ合金層中に
おける鉄族元素金属の含有量は１１１以上総量で１〜５
０％とする。１％未満ではその添加効果が不十分で成形
加工によるめ、つき層の割れを抑制できない。５０％を
超えるとＣｒの不働態による耐食性向上効果が十分発揮
できなくなる。ざらにＣｒ合金層の膜厚は０．１μｍ以
上とする。

０．１μｍ未満では素地鋼板を完全に被覆することがで
きないことが多く、耐熱性および耐食性の向上は望めな
い、Ｃｒ合金めっき層の厚さの上限については特に制限
されないが、下地めフきであるという観点から考慮すれ
ば１０μｍ以下で十分である。

ＡｌあるいはＡｌ合金めっき層については純Ａｌめっき
でも良いが、Ｃｒ、Ｎｉ、ＴｉおよびＣｏの１種以上を
添加したＡｌ合金層を形成させれば耐食性はより向上す
る。これらの金属の添加量が１％未満では耐食性向上効
果が現わず、５０％でその効果は飽和に達するので、前
記合金元素を添加する場合には１〜５０％とすることが
望まれる。またＡｌまたはＡｌ合金めフき層の膜厚につ
いても下層を完全に被覆するためには０．１μｍ以上と
する必要がある。めっき層厚の上限については何ら制限
はないが５０μｍを超えてめっきしても耐食性等はそれ
に応じて向上する訳ではない。

以上の様な構成よりなる複層めっき鋼板は例えば第１図
の概略工程図に示す様にして製造することができる。即
ち鋼板１の走行方向に見て上流側に、真空状態に保った
蒸着室２ａを配置し、該蒸着室２ａ内のるつぼ３ａには
鉄族元素金属の１　ｆ！ｉ以上を含有するＣｒ合金を装
入すると共に、該合金を加熱して融解・蒸発させておく
。そして前記鋼板１を該蒸着室２ａ内を通過させて鋼板
１の少なくとも片面にＣｒ合金蒸着めっき層を形成させ
る。さらに前記鋼板１に対して下流側に真空状態に保っ
た蒸着室２ｂを配置し、該蒸着室２ｂ内のるつぼ３ｂｋ
：ＡｌまたはＡｌ合金を装入して、これを加熱して融解
・蒸発させておぎ前記鋼板１を蒸着室２ｂ内を通過させ
てＣｒ合金蒸着めっき層上にＡｌまたはＡｌ合金蒸着め
っき層を形成させる。尚第１図においてはＣｒ合金、Ａ
ＩまたはＡｌ合金を加熱して融解・蒸発させる手段とし
て電子銃４ａ、４ｂによる加熱方式を採用しているが、
加熱方式は本発明を何ら制限しない。

ところで純Ｃｒは真空中で加熱したとき昇華性を示す金
属であるため、蒸発量のコントロールが非常に困難であ
る。しかし本発明における様に、鉄族元素金属の１種以
上を含有させてＣｒ合金にしておくと液体からの蒸発が
可能となるとともに蒸発量のコントロールが容易になる
。さらに原料のるつぼへの供給においてもＣｒ合金にす
ることによって線状あるいは板状にして供給することが
可能となり、長期間の連続操業ができる様になる。

［実施例］ 第１図において蒸着室２ａ内をｌＸｌ０−’〜Ｉ　Ｘ　
１０’″’Ｔｏｒｒの真空状態に保つと共に、蒸着室２
ａ内のるつぼ３ａには鉄族元素金属を含有するＣｒ合金
を装入し、電子銃によりＣｒ合金を加熱して融解・蒸発
させて冷延鋼板１上にＣｒ合金蒸着めっき層を形成させ
る。さらに蒸着室２ｂについてはもＩ　Ｘ　１０−２〜
１　ｘ　１０−’Ｔｏｒｒの真空状態に保ち、るつぼ３
ｂにはＡｌまたはＡｌ合金を装入し電子銃によりＡＩま
たはＡｌ合金を加熱して融解・蒸発させて前記Ｃｒ合金
蒸着めっき層上にＡＩまたはＡｌ合金蒸着めっき層を形
成させて複層めっき鋼板を得た。めっき層の内容を種々
変えためっき鋼板について耐熱性、耐食性および加工性
について調べた。その結果を第１表に示す。

第１表から明らかな様に本発明における複層めっき鋼板
は耐熱性、耐食性および加工性に優れていることが分か
る。

尚耐熱性、耐食性および加工性については次の様にして
試験および評価をした。

耐熱性二大気中において６００℃で４００時間加熱処理
を行ない、加熱にともなう酸化増量により評価した。

耐食性：マフラー用促進腐食試験（Ｗａｌｋｅｒ　Ｔｅ
５ｔ）における腐食減量により評価した。

加工性：エリクセン試験機により５ｍｍのはり出し加工
を行った後、４００℃で６時間加熱処理を行ない、はり
出し部のめつき層をテープ剥離しめっきの剥離状況を調
べ た。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されているので本発明の複層め
っき鋼材は加工性に優れたものとなり、耐熱性および耐
食性がより向上したものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る複層めっき鋼板を製造するための
概略工程図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）素地鋼材上に、鉄族元素金属の１種以上を総量で
   １〜５０％（重量％の意味、以下同じ）含有し、残部が
   実質的にＣｒから成るＣｒ合金めっき層を厚さ０．１μ
   ｍ以上形成させ、さらにＡｌあるいはＡｌ合金めっき層
   を厚さ０．１μｍ以上形成させたものであることを特徴
   とする加工性、耐熱性および耐食性に優れた複層めっき
   鋼材。
2. （２）移動する鋼材に対してその上流側に配置した真空
   蒸着室内では鉄族元素金属の１種以上を含有するＣｒ合
   金を加熱して融解・蒸発させておき、前記素地鋼材を前
   記蒸着室内を通過させることによって少なくとも片面に
   Ｃｒ合金蒸着めっき層を形成し、さらに素地鋼材に対し
   てその下流側に配置した真空蒸着室内ではＡｌまたはＡ
   ｌ合金を加熱して融解・蒸発させておき前記Ｃｒ合金蒸
   着めっき層上にＡｌまたはＡｌ合金蒸着めっき層を形成
   して請求項（１）の加工性、耐熱性および耐食性に優れ
   た複層めっき鋼材を製造する方法。